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基坑工程信息化施工、监测和预报的作用从很多起基坑工程事故的分析中,我们可以得出这样一个结论,那就是任何一起基坑工程事故无一例外的与监测不力或险情预报不精确相关换言之,假如基坑的环境监测与险情预报精确而按时,就可以防止重大事故的发生或者说,可以将事故所造成的损失削减到最小基坑工程的环境监测既是检验设计正确性的重要手段,又是按时指导正确施工、防止事故发生的必要措施基坑工程的监测技术是指基坑在开挖施工过程中,用科学仪器、装备和手段对支护结构、周边环境(如土体、建筑物、道路、地下设备等)的位移、倾斜、沉降、应力、开裂、基底隆起以及地下水位的动态改变、土层孔隙水压力改变等进行综合监测然后,依据前一段开挖期间监测到的岩土变位等各种行为表现,按时捕获大量的岩土信息,按时比拟勘察、设计所预期的性状与监测结构的差异,对原设计成果进行评价并推断事故方案的合理性通过反分析方法计算和修正岩土力学参数,预测下一段工程实践可能显现的新行为、新动态,为施工期间进行设计优化和合理组织施工提供牢靠的信息,对后续的开挖方案与开挖步骤提出建议,对施工过程中可能显现的险情进行按时的预报,当有异样情况时立刻实行必要的措施,将问题抑制在萌芽状态,以确保工程安全.模拟试验有利于险情发生时辰的精确预报险情发生时辰是c现场监测数据到达了险情发生模式中的临界极限指标的时辰模拟试验可以较精确地确定各种可能的险情发生模式和确定临界状态时的相关极限指标和险情预报依据要按时捕获宏观的险情发生前兆信息用肉眼巡察和一般的险情预D.报实例说明,大多数的险情是可能通过肉眼巡察早期发现的在经过细致深化的定量分析评价和险情报警之后,应按时提出处理措施和建议,并主动协作设计、施工单位调整施工方案,实行必要的补救或其他应急措施,按时排解险情,通过跟踪监测来检验加固处理后的效果,从而确保工程后续进程的安全六.监测点爱护由于基坑施工现场条件冗杂,测试点极易受到破坏,造成监测数据间断,给数据分析带来无法估量的损失因此,监测点必需坚固,标志醒目,并要求施工单位赐予亲密协作,确保测点在监测段不遭破坏(余波)二.监测系统设计原则施工监测工作是一项系统工程,监测工作的成败与监测方法的选取及测点的布设有关监测系统的设计原则,可归纳为以下条
5.牢靠性原则1牢靠性原则是监测系统设计中所要考虑的最重要的原则为了确保其牢靠,必需做到第一,系统需要采纳牢靠的仪器一般而言,机测式的牢靠性高于电测式仪器,所以假如运用电测式仪器,则通常要求具有目标系统或与其他机测式仪器相互校核;第二,应在监测期间内爱护好测点.多层次监测原则2多层次监测原则的详细含义有点
4.在监测对象上以位移为主,但也考虑其他物理量监测A.在监测方法上以仪器监测为主,并辅以巡检的方法B.在监测仪器选型上以机测式仪器为主,辅以电测式仪器;为了保证C监测的牢靠性,监测系统还应采纳多种原理不同的方法和仪器.考虑分别在地表、基坑上体内部及邻近受影响建筑物与设备内布点D以形成具有肯定测点掩盖率的监测网.重点监测关键区的原则3据研讨,在不同支护方法的不同部位,其稳定性是各不相同的一般地说,稳定性差的部位简单失稳塌方,甚至影响相邻建筑物的安全因此,应将易出问题而且一旦出问题就将带来很大损失的部分,列为关键区进行重点监测,并尽早实施.便利适用原则4为了削减监测与施工之间的互相干扰,监测系统的安装和测读应尽量做到便利适用.经济合理原则5考虑到多数基坑都是临时工程,因此其监测时间较短,另外,监测范围不大,量测者简单到达测点,所以在系统设计时应尽量考虑适用低价的仪器,不必过分追求仪器的“先进性”,以降低监测费用三.监测内容基坑工程的现场监测主要包括对支护结构的监测,对四周环境的监测和对岩土性状受施工影响而引起的改变的监测其监测方法如下.支护结构顶部水平位移监测,这是最重要的一项监测一般每间隔1布设一个仪器监测点,在关键部位恰当加密点基坑开挖期间,每5〜8m隔天监测一次,位移较大者每天监测次考虑到施工场地狭窄,2〜31〜2测点常被阻挡的实际情况,可用多种方法进行监测一是用位移收敛计对支护结构顶部进行收敛量测该方法测定布设敏捷便利,仪器结构不冗杂,操作便利,读数牢靠,测量精度为从而可精确地捕获支护结构微
0.05mm,小的变位动态,并尽早对将来可能显现的新行为、新动态进行预测预报二是用精密光学经纬仪进行观测在基坑长直边的延长线上两端静止的构筑物上设观看点和基准点,并在观看点位置旋转肯定角度的方向上设置校正点,然后监测基坑长直边上若干测点的水平位移三是用伸缩仪进行量测仪器的一端放在支护结构顶部,另一端放在稳定的地段上并与自动记录系统相联,可连续获得水平位移曲线和位移速率曲线.支护结构倾斜监测依据支护结构受力及周边环境等因素,在关键2的地方钻孔布设测斜管,用高精度测斜仪定期进行监测,以把握支护结构在各个施工阶段的倾斜改变情况,按时提供支护结构深度——水平位移——时间的改变曲线及分析计算结果也可在基坑开挖过程中按时在支护结构侧面布设测点,用光学经纬仪观测支护结构的倾斜.支护结构沉降观测可按常规方法用精密水准仪对支护结构的关键3部位进行沉降观测.支护结构应力监测用钢筋应力计对桩顶圈梁钢筋中较大应力断面4处的应力进行监测,以防止支护结构的结构性破坏.支撑结构受力监测施工前应进行锚杆现场抗拔实验以求得锚杆的5容许拉力;施工过程中用锚杆测力计监测锚杆的实际承受力对钢管内支撑,可用测压应力传感器或应变仪等监测其受力状态的改变.基坑开挖前去进行支护结构完好性检测例如,用低应变动测法检6测支护桩桩身是否断裂、严峻缩颈、严峻离析和夹泥等,并判断缺陷在桩身的部位.邻近建筑物的沉降、倾斜和裂缝的发生时间和发展的监测
7.邻近构筑物、道路、地下管网设备的沉降和变形监测
8.对岩土性状受施工影响而引起改变的监测,包括对表层沉降和水平9位移的观测,以及深层降和倾斜的监测监测范围着重在距离基坑位
1.5〜2倍的基坑开挖深度范围之内该项监测可按时把握基坑边坡的整体稳定性,按时查明土体中可能存在的潜在滑移面的位置.桩侧土压力测试桩侧土压力是支护结构设计计算中重要的参数,10经常要求进行测试可用钢弦频率接收仪进行测试.基坑开挖后的基底隆起观测这里包括由于开挖卸载基底回弹的隆11起和由于支护结构变形或失稳引起的隆起.土层孔隙水压力改变的测试一般用震弦式孔隙压力计、电测式12侧压计和数字式钢弦频率接收仪进行测试.当地下水位的升降对基坑开挖有较大影响时,应进行地下水位动13态监测,以及渗漏、冒水、管涌和冲刷的观测.肉眼巡察与裂缝观测经验说明,由有经验的工程师每日进行的14肉眼巡察工作有重要意义肉眼巡察主要是对桩顶圈梁、邻近建筑物、邻近地面的裂缝、塌陷以及支护结构工作失常、流土渗漏或局部管涌的功能不良现象的发生和发展进行记录、检查和分析肉眼巡察包括用裂缝读数显微镜量测裂缝宽度和运用一般的度、量、衡手段上述监测工程中,水平位移监测、沉降观测、基坑隆起观测、肉眼巡察和裂缝观测等是必不行少的,其余工程可依据工程特点、施工方法以及可能对环境带来的危害的功能综合确定当无地区经验时,可参考下表来确定现场监测工程的选择见表注△——必测工程;——选测工程;可不测工程X—四.监测结果的分析和评价基坑支护工程监测的特点是在通过监测获得精确数据之后,非常强调定量分析与评价,强调按时进行险情预报,提出合理化措施与建议,并进一步检验加固处理后的效果,直至解决问题任何没有认真深化分析的监测工作,充其量只是施工过程的客观描述,决不能起到指导施工进程和完成信息施工的作用对监测结果的分析评价主要包括以下方面.对支护结构顶部的水平位移进行细致深化的定量分析,包括位移速1率和累积位移量的计算,按时绘制位移随时间的改变曲线,对引起位移速率增大的原因(如开挖深度、超挖现象、支撑不按时、暴雨、积水、渗漏、管涌等)进行精确记录和认真分析.对沉降和沉降速率进行计算分析沉降要区分是由支护结果水平位2移引起还是由地下水位改变等原因引起一般由支护结构水平位移引起相邻地面的最大沉降与水平位移之比在沉降发生时间比水平位移发
0.65-
1.00,生时间滞后左右;而地下水位降低会较快地引起地面较大幅度的沉5〜10d降,应予以重视邻近建筑物的沉降观测结果可与有关标准中的沉降限值相比拟.对各项监测结果进行综合分析并互相验证和比拟用新的监测资料3与原设计估计情况进行比照,推断现有设计和施工方案的合理性,必要时,及早调整现有设计和施工方案.依据监测结果,全面分析基坑开挖对四周环境的影响和基坑支护的4工程效果通过分析,查明工程事故的技术原因.用数值模拟法分析基坑施工期间各种情况下支护结构的位移改变规5律性进行稳定性分析,推算岩土体的特性参数,检验原设计计算方法的适合性,预测后续开挖工程可能显现的新行为和新动态五.报警险情预报是一个极其严格的技术问题,必需依据详细情况,认真综合考虑各种因素,按时作出确定但是,报警标准目前尚未统一,一般为设计容许值和改变速率两个掌握指标例如,当显现以下情形之一,应考虑报警.支护结构水平位移速率连续几天急剧增大,如到达
12.5〜
5.5mm/d.以护结构水平位移累积值到达设计容许值如最大位移与开挖深度2的比值到达其中周边环境冗杂时取较小值
0.35%〜
0.70%,.任一项实测应力到达设计容许值
3.邻近地面及建筑物的沉降到达设计容许值如地面最大沉降与开挖4深度的比值到达且地面裂缝急剧扩展建筑物的差异沉降到达
0.5%~
0.7%,有关标准的沉降限值例如,某开挖基坑邻近的六层砖混结构,当差异沉降到达左右时,墙体显现了十余条长裂缝20mm.煤气管、水管等设备的变位到达设计容许值例如,某开挖基坑邻5近的煤气管局部沉降达时,显现了漏气事故30mm.肉眼巡察检查到的各种严峻不良现象,如桩顶圈梁裂缝过大,邻近6建筑物的裂缝不断扩展,严峻的基坑渗漏、管涌等险情发生时辰,预报的完成途径可归纳如下首先进行场地工程地质、水文地质、基坑四周环境、基坑周边地形A.地貌及施工方案的综合分析从险情的形成条件入手,找出险情发生的必要条件(如岩土特性、支护结构、有效临空面、邻近建筑物及地下设备等)和某些相关的诱发条件(如地下水、气象条件、地震、开挖施工等),再结合支护结构稳定性分析计算,得出是否会发生险情的初步结论.现场监测是完成险情预报的必要条件现场监测的目的是运用各种B有效有监测手段,按时捕获险情发生前所暴露出的各种前兆信息,以及诱发险情的各种相关因素监测成果不仅要表示出险情发活泼态要素的演化趋势,而且要按时绘出水平位移及其速率、沉降、应力及裂缝等随时间的改变曲线,并按时进行分析评价。